Правительство РФ распорядилось начать разработку проекта федеральной целевой программы «Международный термоядерный экспериментальный реактор (ИТЭР)».
Сообщение об этом только что промелькнуло в печати, не став сенсацией.
И напрасно. Поскольку речь идет о научно-техническом поиске, который ведется достаточно давно, напряженно и порой драматично. Об этом беседует с директором Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры имени Д. В. Ефремова академиком РАН Василием ГЛУХИХ Игорь Лисочкин.
- Давайте начнем с азов. Когда впервые появилась возможность говорить о принципиально новом способе получения энергии?
- Очень давно, на заре прошлого века. С развитием ядерной физики стало ясно, что энергия, содержащаяся в атомах, может быть получена двумя способами - расщепления их ядер (уран, плутоний) или их синтеза (водород и его изотопы - дейтерий и тритий).

Что касается расщепления ядра, то путь атомной энергетики оказался принципиально несложен. Для бомб был нужен плутоний, который в природе, скажем так, практически не существует. Его надо было «нарабатывать». Для этой цели были созданы»ядерные котлы» с регулированием цепной реакции, работавшие с большим выделением тепла. Сегодняшние реакторы атомных электростанций представляют собой те же «котлы», хотя и во многом модифицированные, оснащенные новейшими технологиями и системами безопасности.

С водородом и его изотопами так не сложилось. Потому что никаких «котлов» для них не было. Приходилось все начинать, как говорят, с чистого листа. И работы эти стали разворачиваться в СССР, как и в других странах, с начала 50-х годов.

Для осуществления термоядерной реакции требуются температура в сотни миллионов градусов и колоссальное давление. А техника того времени не могла их обеспечить. Кроме того. как «спрессовать» атомы водорода и его изотопов, сформировать и удержать горящую плазму?

И здесь я обязан вспомнить двух выдающихся ученых - академиков Сахарова и Тамма. Именно они предложили это делать с помощью магнитного поля. Но для этого надо было научиться создавать плазму, управлять ею, спроектировать, создать, испытать сверхмощные магниты, каких раньше не было, и решить ряд других технологических проблем.

Наш институт, основанный в свое время «под бомбу», затем работал по созданию ускорителей и в начале 50-х годов был привлечен к созданию техники управляемого термоядерного синтеза (УТС).

Наш последний ускоритель, Серпуховский, представляет собой подземное кольцо диаметром как у тоннеля метро и протяженностью в 20 километров. Причем все эти километры достаточно плотно оснащены электрофизической аппаратурой. Такого металла в этом ускорителе десятки тысяч тонн...

Основным направлением в области УТС было создание токамаков. Эти тоже достаточно мощные установки были предназначены для исследования условий, при которых может возникнуть термоядерная реакция. В разных странах они носят разные названия. В Великобритании, например, «Jet», в США - «TFTR», в Японии - «JT». Но все они объединяются единым понятием - токамаки.

Многие не знают, что это чисто русское, а не иностранное слово. Нередко за рубежом и ученые, и конструкторы, которые все-таки слышали, что оно пришло из России, спрашивают: «А что оно, собственно, означает?». Я отвечаю: «Это простое сокращение слов «тороидальная камера с магнитными катушками». В техническом просторечии такую камеру именуют «бублик». И она по форме действительно на него похожа.

За минувшие десятилетия мы создали ряд таких установок - от «токамака-3» до «токамака-15», принадлежащих трем поколениям.Результаты исследований отражены в простом графике, который мы нередко публикуем. Представьте себе, что на вертикальной оси обозначена температура, а на горизонтальной - произведение плотности частиц на время удержания энергии. Если нанести на этот график данные, полученные на токамаках разных поколений, то обрисуется весь путь до 90-х годов к вершине, когда совершенно реальным стало зажигание и длительное горение плазмы. Подсчитано, что возможности ученых в этой области за минувшие годы увеличились в 1 миллион раз.
- Что заставляло физиков с таким упорством много лет идти к управляемому термояду?
- Его невероятная привлека- тельность. Я приведу простейшие примеры. Всем известны такие виды топлива, как уголь, нефть, газ. Так вот, в дейтерии содержится энергии в 40 миллионов раз больше (!), чем в углеводороде. В литре простой воды дейтерия столько, что он эквивалентен 300 литрам бензина. Наконец, попробуйте разом представить всю энергию, которую получают в мире от любых источников. Она эквивалентна содержанию дейтерия в кубе воды со стороной в 190 метров.

Овладение таким источником энергии способно изменить ход цивилизации в области как экономического, так и социального прогресса. Это первое.

Второе. По подсчетом аналитиков, нефть и газ будут израсходованы в течение текущего столетия. Остается уран. Его в природе много, но добыча, разделение на изотопы не так уж просты и дешевы. Да и запасы урана не являются возобновляемыми. Лишь ресурсы воды, водорода на Земле практически неисчерпаемы на любую историческую перспективу.

Третье. Слияние ядер дейтерия и трития дает инертный гелий и нейтрон. (Такой процесс, кстати, миллионы лет идет на Солнце.) Поэтому отсутствуют отходы, которые необходимо захоранивать. Термоядерный реактор в отличие от ядерного не способен к «самопроизвольному разгону». Что является одной из гарантий его полной безопасности.

Все эти достоинства термояда и заставляли ученых во всем мире не ослаблять своих усилий.Тут же замечу, что работа идет в интересах всего человечества, она не связана с «оборонкой», имеет сугубо мирное направление. Поэтому, несмотря на некоторые проблемы научного приоритета, ученые очень широко обменивались и обмениваются информацией. И достижения одного становятся общим достоянием.
- Впервые плазма была получена в 1992 году?
- Да, 9 ноября в Великобритании на установке «Jet» в присутствии ученых из разных стран мира, в том числе из России. Процесс продолжался 2 секунды. Была получена температура в 200 миллионов градусов. При сгорании 0,1 кубического сантиметра трития зафиксирована пороговая мощность в 2 мегаватта. Этот эксперимент был важен тем, что он полностью подтвердил теоретические расчеты физиков.
- А когда возникла идея о едином международном проекте?
- Еще в начале 80-х. Дело связано и с серьезными затратами на проектирование и строительство реактора, и с необходимостью сосредоточения научных, интеллектуальных сил. Вначале переговоры велись между США, Европейским сообществом и Японией. Но затем стало ясно, что без потенциала России тут не обойтись, это просто невыгодно. И все завершилось подписанием на межправительственном уровне соглашения о проекте ИТЭР уже с четырьмя полноправными участниками.

С этого момента для нас началась большая, интересная и напряженная работа, которая продолжается по сей день.

В 1998 году был завершен технический проект реактора. Но тут заартачились американцы, решили, что слишком дорого... А пока велась корректировка проекта, вообще вышли из него.
- Почему?
- Я не стану повторять их официальных объяснений: они звучат очень неубедительно. Дело просто в том, что в тот момент упали цены на нефть и американцы потеряли интерес к альтернативным источникам энергии.

- Скажите несколько слов о финансовой стороне проекта. Существующее соглашение предусматривает равное участие в затратах всех сторон. Хотя трудно поверить, что у нашей совершенно обнищавшей державы могут найтись какие-то средства на термояд.

- На проект уже затрачено 2 миллиарда долларов. На строительство и эксплуатацию ИТЭРа потребуется еще порядка 5 миллиардов. Если вас беспокоит судьба российского бюджета, то он сильно не пострадал. Россия внесла деньгами за эти годы лишь 3 процента. Все остальное было возмещено интеллектуальным капиталом, который в мире точно оценивается в денежном выражении. Для этого даже существуют свои единицы - IUA (ITER Unit of Account), равная 1000 долларов, и PPY (Professional Person Year), равная 200 тысячам долларов. А интеллекта в России, слава богу, еще хватает...

- Для проекта ИТЭР создан уникальный образец международного эффективного сотрудничества ученых. Образованы три проектных центра (Гархинг, Сан-Диего, Нака) и четыре национальные команды. Все они соединены высокоскоростными системами связи, по которым идет обмен любыми необходимыми данными.

Наша национальная или, как принято говорить, «домашняя» команда, действующая под эгидой Минатома, состоит из четырех ведущих организаций. Это наш институт (электрофизические системы), НИКИЭТ (ядерно-физические системы), ВНИИНМ (тритиевые системы и материалы), РНЦ «Курчатов-ский институт» (физика плазмы и дополнительный нагрев). Они взаимодействуют не только между собой, но и с привлеченными к проекту другими научными центрами, институтами, университетами, проектными и конструкторскими организациями.

- А есть ли конкретный план строительства?
- В 2001 году будет определено место для реактора. Дали свои заявки Европа и Япония. Интересное и весьма привлекательное предложение выдвинула Канада (она и Казахстан вступили в проект через Европу и Россию в качестве привлеченных членов). Завершение строительства реактора планируется к 2010 году. Первую плазму намечено зажечь в 2011 году.

Подчеркну еще раз, что ИТЭР - экспериментальный реактор. Пойдет работа последовательно с водородом, дейтерием,тритием. На протяжении двух лет будут изучаться устойчивость горения и другие вопросы. Если все состоится, как намечено (ученые в этом убеждены), к 2030 году можно построить демонстрационную электростанцию.

Прежде всего обратите внимание на крошечную фигурку человека внизу рисунка. Она дает представлении о размерах реактора. Его высота - более 25 метров, вес - 45.000 тонн.

На разрезе хорошо видна большая тороидальная камера («бублик»), в которой и происходит термоядерная реакция. Ее внутренний объем - 2000 кубо- метров - равен объему олимпийского плавательного бассейна.

Центральный соленоид и сверхпроводящие магниты, расположенные вокруг корпуса камеры, удерживают и контролируют плазму, индуктируют прохождение через нее электрического тока. Энергия, полученная в результате реакции, поглощается компонентами на внутренней стороне камеры («блан-кетам»). Путем использования здесь литийсодержащего материала может быть произведено новое тритиевое топливо.

В нижней части «бублика» расположен «дивертор», который поглощает энергию, уносимую из плазмы заряженными частицами, откачивает образующийся ге-лий и другие примеси.

И, наконец, корпус и сверхпроводящие магниты заключены в гигантский криостат для поддержания криогенных температур, необходимых для сверхпроводимости.

Проектная термоядерная мощность реактора - 1,5 гигаватта (1,5 миллиарда ватт).